Атаке войск предшествовала артиллерийская и авиационная подготовка. Штурмовики и бомбардировщики нанесли удары по противнику в районе Пуща Водица, Горянка, Приорка. И хотя враг упорно сопротивлялся, советские летчики, воодушевленные обозначившимся успехом в борьбе за столицу Советской Украины Киев, действовали смело и уверенно. Они срывали попытки авиации противника помешать нашему наступлению. Не выдержав сокрушительных атак пехоты, танков, ударов артиллерии и авиации, к концу дня противник начал отступление. Утром 6 ноября советские войска освободили Киев и расширили плацдарм до 230 км по фронту и 150 км в глубину.
В воздушных схватках было немало примеров, когда летчики побеждали врага не числом, а умением. В тот день, когда сопротивление врага в Киеве было сломлено и наши войска перешли к его преследованию, для их прикрытия в районе Белгородка, Плесецкое, Васильков вылетела семерка истребителей под командованием капитана А. В. Ворожейкина. Выйдя в заданный район, они по радио получили приказ атаковать подходившие с юго-запада группы бомбардировщиков под прикрытием 16 истребителей. Набрав высоту и зайдя со стороны солнца, наши летчики внезапно атаковали ведущую девятку. Ошеломленные дружной и стремительной атакой, немецкие летчики сбросили бомбы на свои войска. Воспользовавшись замешательством, наши истребители сбили девять вражеских самолетов и возвратились без потерь.
Все участвовавшие в боях за Киев авиационные части получили благодарность Верховного Главнокомандования, а наиболее отличившиеся авиационные соединения - 4-я гвардейская, 264-я и 291-я штурмовые авиационные, 8-я гвардейская и 256-я истребительные авиационные и 208-я ночная бомбардировочная авиационная дивизии - получили наименование Киевских. Три авиационные дивизии были вторично награждены орденом Красного Знамени.
Понимая, какую угрозу представляет собой взятие нашими войсками Киева и других городов западнее его, немецкое командование решило вернуть потерянную территорию на правом берегу Днепра Сосредоточив против выдвинувшихся на запад частей 1-го Украинского фронта большое количество танков, противник 13 ноября перешел в контрнаступление и потеснил наши войска, но поставленных целей полностью не достиг.
При отражении наступления противника в районе Фастова авиация фронта 12 - 15 ноября нанесла мощные удары по его войскам. Пример самоотверженности показал тогда летчик-штурмовик старший лейтенант И. М. Семин. 14 ноября группа из 8 Ил-2 под его командованием нанесла удар по колонне из 70 танков и автомашин на дороге Ховтнево - Корнин. Бомбами и реактивными снарядами летчики подбили 7 танков и 8 автомашин. Над целью самолет командира группы повредила зенитная артиллерия. Предпочтя смерть плену, отважный летчик направил свой самолет на вражескую колонну. Старший лейтенант Семин и воздушный стрелок сержант Бухлин погибли как достойные сыны нашей Родины.